Ultra HDR 图片格式 v1.1

简介

本文档定义了一种新文件格式的行为，该格式会在 JPEG 图片文件中编码对数范围增益映射图片。不支持新格式的旧版读取器会从图片文件中读取并显示传统的低动态范围图片。支持该格式的读取器会将主图像与增益映射相结合，并在兼容的显示屏上渲染高动态范围图像。

本文档的其余部分介绍了使用此格式所需的流程方法。概括来讲，符合此格式的图片的生命周期如下：

1. 编码

   1. 获取地图生成功能
   2. 实现地图压缩
   3. 获取地图容器生成

2. 解码

图 1. 文件布局和相关元数据示例。

设计初衷

此文件格式的目标是在单个文件中对 SDR 图片文件中的其他信息进行编码，这些信息可与显示技术结合使用，以生成最佳 HDR 渲染效果。

为此，文件格式必须：

• 向后兼容，以便在原始观看器上显示传统的 SDR 图片。
• 不会占用太多额外空间。

此外，展示技术还必须：

• 无需进行大量处理即可解码。
• 能够适应显示屏 HDR 和 SDR 白点之间的任何比率，这些比率在不同设备之间可能会有很大差异，甚至在单个设备上也会因时间而异。

最后，该技术必须能够执行上述所有操作，并且绝不会：

• 剪辑精彩集锦。
• 压缩阴影。
• 更改或压缩局部对比度。
• 更改相对色调关系（场景中对象之间的关系）。

依赖项

以下是本规范的规范性参考资料：

• Adobe XMP 规范第 3 部分：文件中存储
• ISO 16684-1:2019 XMP 规范第 1 部分
• ISO/IEC 14496-12 ISO 基准媒体文件格式
• T.81 (09/92) 连续色调静态图片的数字压缩和编码
• CIPA DC-x 007-2009 多图像格式白皮书

定义

• SDR 显示屏

  • 传统显示屏，不适合显示 HDR 内容。这些显示屏的标称峰值亮度通常不超过 400 cd/m²。

• HDR 显示屏

  • 专为 HDR 内容设计的显示屏。这些显示屏通常可产生高于 SDR 显示屏的标称峰值亮度（通常为 800 cd/m² 或更高），并且通常比 SDR 显示屏具有更好的对比度。

• 主要图片

  • GContainer 文件中图片的第一个实例，其中附加了次要媒体文件。主图片包含 GContainer XMP 元数据，用于定义文件容器中后续辅助媒体内容文件的顺序和属性。

• 次要图片

  • 附加到 GContainer 文件中主图片的后续媒体内容文件。

• 范围压缩

  • 在摄影中，真实场景的动态范围通常比 SDR 显示屏能够呈现的更大。如需减小图片的动态范围，则需要使用范围压缩（也称为局部色调映射）等操作。这种减少需要避免剪裁亮部或压缩阴影，同时尽可能保留局部对比度。您尝试缩减图像中较大的亮度边缘的大小，因为这些边缘对图像的整体对比度有更大贡献，同时尝试保留较小的亮度边缘（即细节）的大小。虽然有许多不同的实现方式，但在大多数现代数码相机上，此类操作都是标准操作。

• SDR 白点

  • 显示屏上特定时间点 SDR 内容的最大线性亮度。

• HDR 白点

  • 显示屏上 HDR 内容在某个时间点的最大线性亮度。此值通常高于 SDR 白点。

• 增强

  • HDR 白点除以 SDR 白点。

• 最大内容提升量（等式中的 max_content_boost）

  • 借助此值，内容创作者可以限制图片在 HDR 显示屏上显示时相较于 SDR 呈现的亮度增幅。
  • 此值是特定图片的常量。例如，如果值为 4，则对于任何给定像素，显示的 HDR 渲染的线性亮度不得超过 SDR 渲染的线性亮度的 4 倍。实际上，这意味着场景中较亮的部分最多可显示为原来的 4 倍亮度。
  • 实际上，此值通常大于 1.0。
  • 始终大于或等于内容提升幅度下限。

• 最低内容提升幅度（等式中的 min_content_boost）

  • 借助此值，内容创作者可以限制图片在 HDR 显示屏上显示时相较于 SDR 呈现的颜色深度。此值是特定图片的常量。
  • 例如，如果该值为 0.5，则对于任何给定像素，显示的 HDR 呈现的线性亮度必须至少为 SDR 呈现的线性亮度的 0.5 倍。
  • 实际上，此值通常等于或小于 1.0。
  • 始终小于或等于内容提升上限。

• 最大显示屏提升幅度（在等式中为 max_display_boost）

  • 显示屏在给定时间点支持的最大可用提升幅度。该值可能会因设备设置和其他因素（例如环境光条件或屏幕上的明亮像素数量）而异。
  • 例如，如果此值为 4.0，则显示屏能够显示的像素亮度最多是 SDR 白点的四倍。此值始终大于等于 1.0，因为显示屏始终可以显示 HDR 白色，至少与 SDR 白色一样亮。

• 展示广告增强功能

  • 等于内容放大效果上限和显示放大效果上限中的较小者。此值始终大于等于 1.0。
  • 例如，如果内容展示次数上限为 4.0，展示次数上限为 3.0，则展示次数上限为 3.0。像素的显示亮度是 SDR 的 3 倍，因为显示功能是限制因素。
  • 再举一个例子，如果内容提升幅度上限为 4.0，展示提升幅度上限为 5.0，则展示提升幅度为 4.0。像素的显示亮度是 SDR 的 4 倍，因为内容的意图是限制因素。

• 目标 HDR 呈现

  • 内容创作者认为的理想 HDR 呈现效果。

• 自适应 HDR 呈现

  • 针对当前显示屏提升功能调整目标 HDR 呈现效果后，显示屏上显示的最终 HDR 呈现效果。

• 增益映射（等式中的 recovery(x, y)）

  • 一个映射，表示在 SDR 呈现方式中，每个像素的亮度为多少，以产生目标 HDR 呈现效果。此映射可以是单声道或多声道。多通道图表示每个颜色通道（如红色、绿色和蓝色）的单独增益。本文档展示了单通道映射的情况。

• clamp(x, a, b)

  • 将值 x 限制在 [a, b] 范围内。

• exp2(x)

  • 以 2 为底数的乘方运算；2^x。

• floor(x)

  • 返回等于或小于 x 的最接近的整数。

• log2(x)

  • 以 2 为底的对数；log₂(x)

• pow(b, x)

  • 指数运算；b^x。

• XMP

  • 可扩展的元数据平台。定义将元数据编码到图片容器中的方法的标准；由 ISO 16684-1:2011(E) XMP 规范第 1 部分定义。

• 多图片格式

  • 多图片格式是由相机和成像产品协会 (CIPA) 开发的一项技术，用于在单个 JPEG 文件中存储多个 JPEG 编码图片。
  • 如需了解详情，请参阅相关依赖项 CIPA DC-x 007-2009 多图片格式白皮书。

• GContainer

  • GContainer 是一种在一个图片容器中存储多个图片的方法，其中一个图片被视为主图片。任何其他图片都被视为备选版本或辅助图片。XMP 元数据用于传达任何其他图片的存在和含义。如需了解详情，请参阅 GContainer 详细信息部分。

编码

本部分介绍如何对符合要求的 JPEG 文件进行编码。如需详细了解 JPEG 格式，请参阅“依赖项”部分中的 T.81 (09/92) 连续色调静态图片的数字压缩和编码。

获取地图生成功能

相机成像管道通常会执行范围压缩操作，以将较高的动态范围亮度数据压缩到较低范围的传统 SDR 显示屏。增益映射提供了一种机制，用于存储足以恢复原始动态范围更高的亮度数据。

本部分中的以下计算假定使用浮点算术。

注意： 为了说明以下公式，本文档假定您使用的是单声道增益图。如果不是这种情况，则可以将与这些属性相关的公式推广到每个颜色通道。您可以跳过分别从 SDR(x, y) 和 HDR(x, y) 转换为 Ysdr(x, y) 和 Yhdr(x, y) 的步骤，而是将 pixel_gain(x, y) 定义为相对于 SDR(x, y) 和 HDR(x, y) 的矢量函数。您还可以根据需要使用每个渠道的元数据值。请尽可能使用单通道增益映射。

以下函数用于描述 SDR 图片：

• SDR'(x, y) 是三通道、非线性（通常采用伽玛编码）的主图像。
• SDR(x, y) 是三通道主图像的线性版本，通过转换为主图像颜色空间的线性版本获得。例如，从具有 sRGB 传输函数的颜色空间转换为保留 sRGB 颜色基准的线性颜色空间。

Ysdr(x, y) 函数的范围为 0.0 到 1.0，为标准动态范围主要图片的线性亮度：

Ysdr(x, y) = primary_color_profile_to_luminance(SDR(x, y))

HDR 图片也有类似的定义。

• HDR'(x, y) 是三通道非线性图像，即 PQ 或 HLG 编码的图像。
• HDR(x, y) 是三通道线性 HDR 图片。

Yhdr(x, y) 是 HDR 图片给定点的亮度：

Yhdr(x, y) = primary_color_profile_to_luminance(HDR(x, y))

Yhdr(x, y) 的范围为 0.0 到内容增强上限。

SDR 和 HDR 图片必须具有相同的分辨率。SDR 图片的颜色配置文件定义了 HDR 图片的颜色空间。

例如，如果 SDR 主图像具有 Display-P3 色彩配置文件，则 HDR 图片将相对于该配置文件的主色定义。这意味着 HDR 图片也具有 Display-P3 原色。

增益映射是根据包含所需 HDR 图片亮度 Yhdr(x, y) 和标准范围亮度图片 Ysdr(x, y) 的两个线性图片计算得出的。

pixel_gain(x, y) 函数定义为 Yhdr(x, y) 函数与 Ysdr(x, y) 函数的比率：

pixel_gain(x, y) = (Yhdr(x, y) + offset_hdr) / (Ysdr(x, y) + offset_sdr)

当 Ysdr(x, y) 和 offset_sdr 均为零时，pixel_gain(x, y) 函数的行为由实现定义。

例如，实现可以通过将 pixel_gain(x, y) 定义为 1.0 来处理 Ysdr(x, y) 和 offset_sdr 均为零的情况。或者，实现也可以通过使用非零 offset_sdr 来避免这种情况。

实现可能会选择 offset_sdr 和 offset_hdr 的值。

提示： 请为 offset_sdr 和 offset_hdr 使用值 0.015625（1/64）。这些值的目的是平衡提高接近黑色的亮度的能力与精确编码较小增益值的能力。增加这些偏移值可提高对接近黑色的恢复能力，同时保持 map_max_log2 的合理值。如果将值增大到过高，可能会降低地图的精确度。

增益映射是一种标量函数，用于在对数空间中编码 pixel_gain(x, y)（相对于最大内容提升幅度和最小内容提升幅度）：

map_min_log2 = log2(min_content_boost)
map_max_log2 = log2(max_content_boost)

log_recovery(x, y) = (log2(pixel_gain(x, y)) - map_min_log2)
                   / (map_max_log2 - map_min_log2)
clamped_recovery(x, y) = clamp(log_recovery(x, y), 0.0, 1.0)
recovery(x, y) = pow(clamped_recovery(x, y), map_gamma)

当 pixel_gain(x, y) 为零时，recovery(x, y) 函数的行为由实现定义，因为 log2(0) 未定义。

提示： 如果 pixel_gain(x, y) 为零，请将 recovery(x, y) 定义为 0.0。这是因为 recovery(x, y) 为 0.0 表示增益映射中可以存储的最大衰减。

map_gamma 是一个浮点数，必须大于 0.0，由实现选择。

提示： 请使用 1.0 的 map_gamma。如果增益图的 log_recovery(x, y) 值分布非常不均匀，您可以使用其他值。例如，如果增益映射在 SDR 范围上方有大量细节（表示为较小的 log_recovery(x, y) 值），并且 HDR 渲染的所需亮度上限的 map_max_log2 非常大（表示为较大的 log_recovery(x, y) 值），则可能适用此方法。在这种情况下，您可以使用高于 1.0 的 map_gamma，以便 recovery(x, y) 能够精确地对 log_recovery(x, y) 的低端和高端细节进行编码。

内容提升上限和最低内容提升值的值由实现定义，可以由内容创作者任意决定。内容提升幅度上限必须大于或等于 1.0。内容提升幅度下限必须介于 (0.0, 1.0] 之间。

注意 ：例如，假设图片来自相机，相机的图片处理流水线通过对更高动态范围输入执行范围压缩来生成 SDR 图片。然后，最大内容增强和最小内容增强可能取决于执行的范围压缩量以及它影响的亮度区域。

如果不想对 HDR 图片相对于 SDR 图片进行任何衰减编码，此类流水线可能会选择最小内容增强值为 1.0。或者，如果根据 SDR 和 HDR 呈现效果本身生成增益映射，则可以根据在两种呈现效果之间转换所需的最大增益和最小增益来确定内容最大增益和内容最小增益。

内容创作者或编辑者还可以调整内容最大提升幅度，以控制显示图片时 SDR 和 HDR 亮度之间的最大允许差异。

recovery(x, y) 中的值仅限于 [0.0, 1.0] 范围。

注意：图片最亮的区域通常具有接近 1.0 的 recovery(x, y) 值，而图片较暗的区域具有接近 0.0 的值。

增益图存储在次要图片 JPEG 中，因此必须使用 [0, 255] 范围内的 8 位无符号整数值进行编码。每个值都代表一个 recovery(x, y) 值，并存储在辅助图片的一个像素中。

对于 8 位无符号整数存储，编码值的定义如下：

encoded_recovery(x, y) = floor(recovery(x, y) * 255.0 + 0.5)

编码函数的计算是使用浮点数完成的，并在最后通过四舍五入转换为 8 位无符号整数结果，如图所示。

这种编码会将 recovery(x, y) 值编码为 8 位无符号整数，取值范围为 0.0 到 1.0。编码的增益映射必须以 JPEG 格式存储在辅助图片项中。实现会选择在 JPEG 编码期间要使用的压缩量。

提示： 对于大多数 JPEG 编码实现，请先使用实现定义的 JPEG 算法质量参数（从 0 到 100 的范围内，值为 85 到 90 或类似值）。

增益映射存储在辅助图片中后，会附加到包含 MPF 和 GContainer XMP 元数据的主图片中。主图片 GContainer 目录必须包含增益图像项。

存储的增益映射的分辨率由实现定义，可以与主图像的分辨率不同。如果增益图缩放到与存储的主要图像不同的分辨率，那么采样方法必须是双线性或更好，并且由实现定义。

提示： 在存储之前，将增益图下采样为主图像大小的 1⁄16（每个尺寸为 1⁄4），例如，对于 1920x1080 的主图像，将增益图降采样为 480x270。增益图的宽高比应与主图像相近。

增益图的方向必须与主图像的方向一致。存储的增益映射图片中的任何方向元数据（如 EXIF 中）都不会被使用（如果存在）。

如果存在，则不会使用增益映射的色彩配置文件。

获取地图容器

颜色配置文件

必须通过主图像的 ICC 配置文件指明图片的颜色配置文件。

提示： 使用 Display-P3 颜色配置文件。

XMP 属性

主图片包含 XMP 元数据，用于定义至少两张图片，并为 HDR 增益映射格式提供额外的语义信息。

以下子部分包含此格式专有的详细信息。GContainer 详细信息部分指定了有关 GContainer 常规合规性的更多信息。

下表中介绍的属性值会存储为指定 XMP 基本值类型的 XMP 简单值。

内容语义值

Item:Semantic 属性定义容器目录中每项媒体内容对于应用的特定含义。

值	说明
主要	表示媒体内容是容器中的主图片，可供显示。该目录必须包含一个“主要”项。
GainMap	表示媒体内容是增益映射。该目录最多只能包含一个“GainMap”项。

HDR 增益映射元数据

增益映射元数据对有关如何解读和应用增益映射以生成主图片的 HDR 表示的信息进行编码。

增益图元数据 XMP 扩展的 XMP 命名空间 URI 为 http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/。默认命名空间前缀为 hdrgm。

此元数据存储在增益图像的 XMP 数据包中，并且增益图像 XMP 的 rdf:Description 中必须显示以下属性：

名称	类型	说明
hdrgm:版本	文本	所用增益映射格式的版本。此版本为“1.0”。 必填。
hdrgm:BaseRenditionIsHDR	布尔值	表示主图像的动态范围。“False”表示主要图像为 SDR，增益图可与其结合使用以生成 HDR 呈现效果。“True”表示主图像为 HDR，增益映射可能会与其组合以生成 SDR 渲染。必须为“False”。 可选；默认值为“False”。
hdrgm:增益映射最小值	实数或有序实数数组	存储 map_min_log2 的值。这是最低内容增强的 log2，即在给定像素下，目标 HDR 呈现相对于 SDR 图片线性亮度的最小允许比率（除以 SDR 图片）。可以是单个实数，也可以是实数的有序数组。如果是实数的有序数组，则可能包含一个适用于所有通道的项，或者分别针对红色、绿色和蓝色通道包含三个项。必须小于或等于 hdrgm:GainMapMax。可选；默认值为 0.0。
hdrgm:GainMapMax	实数或有序实数数组	存储 map_max_log2 的值。这是最大内容提升的 log2，即在给定像素处，目标 HDR 渲染的线性亮度与 SDR 图片的线性亮度之比的允许最大值（除以）。可以是单个 Real 或有序的 Real 数组。当一个有序的 Reals 数组时，它可能会包含一个会应用于所有通道的项或分别应用于红色、绿色和蓝色通道的三个项。必须大于或等于 hdrgm:GainMapMin。必填。
hdrgm:Gamma	Real 或有序 Real 数组	存储 map_gamma 的值。这是要应用于存储的映射值的伽玛值。可以是单个 Real 或有序的 Real 数组。如果是实数的有序数组，则可能包含一个适用于所有通道的项，或者分别包含三个适用于红色通道、绿色通道和蓝色通道的项。必须大于 0.0。可选；默认值为 1.0。
hdrgm:OffsetSDR	Real 或有序 Real 数组	存储 offset_sdr 的值。这是在增益图生成和应用期间应用于 SDR 像素值的偏移量。 可以是单个实数，也可以是实数的有序数组。如果是实数的有序数组，则可能包含一个适用于所有通道的项，或分别针对红色通道、绿色通道和蓝色通道包含三个项。必须大于或等于 0.0。 可选；默认值为 0.015625（1/64）。
hdrgm:OffsetHDR	Real 或有序 Real 数组	存储 offset_hdr 的值。这是在生成增益映射和应用增益映射期间应用于 HDR 像素值的偏移量。 可以是单个 Real 或有序的 Real 数组。如果是实数的有序数组，则可能包含一个适用于所有通道的项，或分别针对红色通道、绿色通道和蓝色通道包含三个项。必须大于或等于 0.0。 可选；默认值为 0.015625（1/64）。
hdrgm:HDRCapacityMin	实数	存储 hdr_capacity_min 的值。这是要应用该地图的最小显示增强值的 log2。此值还会影响根据显示增强而应用增益图的程度。必须大于或等于 0.0。可选；默认值为 0.0。
hdrgm:HDRCapacityMax	真实	存储 hdr_capacity_max 的值。这是完全应用此映射的最大展示次数提升幅度的 log2。此值还会影响根据显示效果提升幅度应用增益图的程度。必须大于 hdrgm:HDRCapacityMin。必填。

提示： 请尽可能为每个允许使用一个值或值数组的上一个属性仅使用一个 Real 值，每个颜色通道对应一个值。将 HDRCapacityMax 设置为 GainMapMax，并将 HDRCapacityMin 设置为 GainMapMin 或 0.0 中的较大者。本文档的其余部分假定您为所有可能包含 Real 值数组的媒体资源使用单个 Real 值。如果实际情况并非如此，则可以将这些属性的公式推广到每个颜色通道。

增益映射 XMP 示例

以下有效增益映射 XMP 数据包示例包含取自简介部分所示示例文件的元数据。

<x:xmpmeta xmlns:x="adobe:ns:meta/" x:xmptk="XMP Core 5.5.0">
  <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#">
    <rdf:Description rdf:about=""
     xmlns:hdrgm="http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/"
     hdrgm:Version="1.0"
     hdrgm:GainMapMin="-0.57609993"
     hdrgm:GainMapMax="4.7090998"
     hdrgm:Gamma="1"
     hdrgm:OffsetSDR="0.015625"
     hdrgm:OffsetHDR="0.015625"
     hdrgm:HDRCapacityMin="0"
     hdrgm:HDRCapacityMax="4.7090998"
     hdrgm:BaseRenditionIsHDR="False"/>
  </rdf:RDF>
</x:xmpmeta>

增益图的 MPF 存储

增益映射图像必须存储为额外的图像，如 CIPA DC-x 007-2009 多图像格式中所定义，如依赖项部分中所引用。

解码

本部分介绍了如何从符合规格的 JPEG 文件解码增益映射。

格式信号

可以通过主要图片的 XMP 数据包中是否存在 hdrgm:Version="1.0" 来识别符合此格式的 JPEG 文件，其中 hdrgm 是命名空间 URI http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/。

找到增益图图像

如需详细了解如何解析和解码图片，请参阅以下 GContainer 详细信息部分。XMP rdf:Directory 中的“GainMap”语义项用于指示增益图像的位置。或者，您也可以使用 MPF 索引 IFD 和扫描图像的 XMP 来确定增益映射的位置。

处理无效的元数据

如果必填字段不存在，或者存在任何包含无效值的字段，元数据就会被视为无效。值可能无效，因为它无法解析为指定类型，或该值超出了预期范围。

如果遇到无效的元数据，应忽略增益映射并显示 SDR 图片。

显示

以 HDR 增益映射格式编码的文件可以呈现在传统 SDR 显示屏上，也可以呈现在能够输出更高亮度的 HDR 显示屏上。

使用增益图创建自适应 HDR 呈现效果

本部分中的以下计算假定使用浮点算术。

encoded_recovery(x, y) 是增益映射图片中的单通道 8 位无符号整数值。

如果增益图的分辨率与主图像不同，则 encoded_recovery(x, y) 会分别通过在主图像宽度和高度范围内对 x 和 y 的增益地图图像进行滤波采样来确定。过滤方法必须为双线性或更好，并且由实现定义。

map_gamma 由 hdrgm:Gamma 元数据字段确定。

log_recovery(x, y) 是对数空间中的归一化浮点像素增益：

recovery(x, y) = encoded_recovery(x, y) / 255.0
log_recovery(x, y) = pow(recovery(x, y), 1.0 / map_gamma)

最大显示增强度是一个标量浮点值，定义为当前 HDR 白点与当前 SDR 白点的比率。此值由显示系统提供，可能会随时间而变化。

hdr_capacity_max 由 hdrgm:HDRCapacityMax 元数据字段确定。hdr_capacity_min 由 hdrgm:HDRCapacityMin 元数据字段确定。

当 hdrgm:BaseRenditionIsHDR 为“False”时，weight_factor 的确定方式如下：

unclamped_weight_factor = (log2(max_display_boost) - hdr_capacity_min)
                        / (hdr_capacity_max - hdr_capacity_min)
weight_factor = clamp(unclamped_weight_factor, 0.0, 1.0)

当 hdrgm:BaseRenditionIsHDR 为“True”时，第二个方程式为：

weight_factor = 1.0 - clamp(unclamped_weight_factor, 0.0, 1.0)

gain_map_max 由 hdrgm:GainMapMax 元数据字段确定。gain_map_min 由 hdrgm:GainMapMin 元数据字段确定。offset_sdr 由 hdrgm:OffsetSDR 元数据字段确定。offset_hdr 由 hdrgm:OffsetHDR 元数据字段确定。

线性自适应 HDR 渲染可按如下方式计算：

log_boost(x, y) = gain_map_min * (1.0f - log_recovery(x, y))
                + gain_map_max * log_recovery(x, y)
HDR(x, y) = (SDR(x, y) + offset_sdr) * exp2(log_boost(x, y) * weight_factor)
          - offset_hdr

如果需要，该实现可能会对 HDR(x, y) 应用转换，以将数据放入显示屏预期的空间中。任何此类转换都必须符合色彩测量准则。

注意：必须按照前面所示（使用指数运算）应用增益映射，才能在任何所需的显示增强时正确生成所需的相对色调关系（图像中不同亮度区域之间的关系）。如果以任何其他方式应用增益图（例如通过简单的线性插值），则图像中的相对色调关系仅在达到最大内容增强时是正确的，而在其他增强因素下会受到影响。

如上所述的恢复自适应 HDR 渲染的方法意味着，随着最大显示增强功能的变化，显示结果会无缝过渡。此方法始终会生成与内容创作者的意图尽可能相符的显示结果，并且符合动机部分中列出的所有图片质量要求。

在最小内容提升幅度小于 1.0 的情况下，应用的衰减量也会根据最大展示次数提升幅度与最大内容提升幅度之间的关系进行缩放。例如，如果内容最大放大倍数为 4.0、内容最小放大倍数为 0.5，并且显示最大放大倍数为 2.0，则显示的图片的最大衰减为 0.7071，而不是 0.5（如果显示最大放大倍数为 4.0 或更高）。

GContainer 详情

本部分指定了其他要求，以使此格式符合 GContainer XML 元数据。元数据按照 ISO 166841:2011(E) XMP 规范第 1 部分进行序列化，并嵌入到主要图片文件中，如 Adobe XMP 规范第 3 部分在“文件”中存储中所述。主要图片文件包含以下元素（采用 RDF/XML 格式）。

XMP 数据包要求

XMP 数据包应通过命名空间 URI http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/ 包含增益图元数据 XMP 扩展。默认命名空间前缀为 hdrgm。

XMP 数据包应定义 hdrgm:Version="1.0"。

容器元素

GContainer XMP 扩展的 XMP 命名空间为 http://ns.google.com/photos/1.0/container/。默认命名空间前缀为 Container。

主图片在 XMP 元数据中包含 Container:Directory 元素，用于定义文件容器中后续媒体文件的顺序和属性。容器中的每个文件在 Container:Directory 中都有一项对应的媒体内容。媒体内容说明了每个关联文件在文件容器中的位置及基本属性。

容器元素以编码方式编入主图片的 XMP 元数据，并用于定义容器中媒体内容的目录。媒体内容必须位于容器文件中，且与目录中的媒体内容元素顺序相同，同时必须要紧凑封装。

目录只能包含一个“主”图片内容，且该内容必须是目录中的第一个内容。

元素名称	类型	说明
容器：目录	有序的结构数组	有序结构体数组，每个结构体都包含一个 Container:Item 结构体，用于定义容器的布局和内容。

内容元素

内容元素说明应用如何使用每项媒体内容。

GContainer Item XMP 扩展的 XMP 命名空间 URI 为 http://ns.google.com/photos/1.0/container/item/。默认命名空间前缀为 Item。

第一项媒体内容必须是主图片。且必须指定 内容 MIME 类型值中列出的 Item:Semantic = "Primary" 和 Item:Mime。

主图片项的长度是通过从文件容器开头处根据主图片的 MIME 类型解析主图片来确定的。

媒体内容可以包含 Item:Padding 属性，用于指定媒体内容结尾与下一项媒体内容开头之间的额外间距。如果 Item:Padding 出现在 Container:Directory 中的最后一项媒体内容中，则表示该项内容结尾与文件结尾之间的内边距。

每项媒体内容都必须包含 Item:Mime 类型和 Item:Semantic 属性。次要图片媒体内容必须包含 Item:Length 属性。

顺序媒体项可以在文件容器中共享资源数据。第一项媒体内容可确定资源在文件容器中的位置，而后续共享媒体内容会将 Item:Length 设置为 0。如果资源数据本身就是一个容器，则可以使用 Item:URI 来确定资源中媒体内容数据的位置。

媒体内容资源在容器中的位置由主图片编码长度、前面次要媒体内容资源的 Item:Length 值和所有前面的 Item:Padding 值相加确定。对于未指定 Item:Padding 值的媒体内容资源，系统会将其视为 0。

属性名称	类型	说明
商品：MIME	文本	指示容器中媒体内容 MIME 类型的简单字符串。如需了解定义，请参阅“内容 MIME 类型值”部分。 必需。
项：Semantic	文本	指示媒体内容对于应用的特定含义的简单字符串。如需了解相关定义，请参阅“内容语义值”部分。 必填。
商品：长度	整数	包含商品长度（以字节为单位）的正整数的简单字符串。 长度为 0 表示媒体内容资源与之前的媒体内容共享。次要媒体内容的必填项。对于主图片媒体内容，此项为可选项。
商品：标签	文本	实现定义的字符串，用于消除具有相同 Item:Semantic 的多个项元素之间的歧义。可选。
Item:Padding	整数	一个字符串，包含媒体内容结尾与下一项媒体内容开头之间额外间距的长度（以正整数显示，以字节为单位），或者文件结尾（如果用于 Container:Directory 中的最后一项媒体内容）。如果不存在，则假定值为 0。 可选。
Item:URI	文本	一个符合 ISO/IEC 14496-12 第 8.11.9 节的 URI 字符串，其中包含媒体内容资源中媒体数据的相对 URI。默认是主要图片资源。对于 ISO 基本媒体文件格式 ISO/IEC 14496-12 MIME 类型，此属性为可选属性。 不得用于其他用途。

内容 MIME 类型值

Item:Mime 属性定义每项媒体内容数据的 MIME 类型。

值	说明
image/jpeg	JPEG 图片。

GContainer XMP 示例

以下有效 GContainer XMP 数据包示例中的元数据取自简介部分中所述的示例文件。

<x:xmpmeta xmlns:x="adobe:ns:meta/" x:xmptk="Adobe XMP Core 5.1.2">
  <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#">
    <rdf:Description
     xmlns:Container="http://ns.google.com/photos/1.0/container/"
     xmlns:Item="http://ns.google.com/photos/1.0/container/item/"
     xmlns:hdrgm="http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/"
     hdrgm:Version="1.0">
      <Container:Directory>
        <rdf:Seq>
          <rdf:li rdf:parseType="Resource">
            <Container:Item
             Item:Semantic="Primary"
             Item:Mime="image/jpeg"/>
          </rdf:li>
          <rdf:li rdf:parseType="Resource">
            <Container:Item
             Item:Semantic="GainMap"
             Item:Mime="image/jpeg"
             Item:Length="66171"/>
          </rdf:li>
        </rdf:Seq>
      </Container:Directory>
    </rdf:Description>
  </rdf:RDF>
</x:xmpmeta>

ISO 21496-1 兼容性

ISO 21496-1 提供了一种备选封装机制，用于在图片文件中编码增益映射元数据。您可以使用文件中的单个增益图图像，在一个 JPEG 文件中对 Ultra HDR 元数据和 ISO 21496-1 元数据进行编码。

图 2. 包含 Ultra HDR 和 ISO 21496-1 元数据的文件布局示例。

为了实现最大程度的跨平台兼容性，使用增益映射实现 JPEG 文件编码或解码的 Android 实现和应用应同时支持 Ultra HDR v1 和 ISO 21496-1 元数据的编码和解码。在编码操作期间，实现或应用应对这两种元数据格式进行编码。如果解码操作期间存在这两种元数据，实现或应用应优先使用 ISO 21496-1 元数据。

注意 ：从 Android 15（API 级别 35）开始，Android 支持对 JPEG 进行 ISO 21496-1 编码和解码到 Bitmap。从 Bitmap 对象编码 Ultra HDR JPEG 文件时，Android 15 会同时编码 Ultra HDR v1 元数据和 ISO 21496-1 元数据。此外，当启用适当的标志时，AOSP 中的 libultrahdr 库支持 ISO 21496-1 编码。

变更日志

本部分包含有关此规范各个版本之间变化的信息。

v1.1

此版本的 Ultra HDR 规范中的所有变更均仅供参考，与 ISO 21496-1 兼容性有关。实际文件格式没有任何变化。

• 添加了 ISO 21496-1 兼容性部分。

v1.0

Ultra HDR 规范的初始发布内容。